CN112092631A - 一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种回流轨可切换的地铁受电弓控制方法与系统，涉及受电弓控制领域，通过提出对落弓确认信号、升弓确认信号、轨位转换开关位置一致性、受电弓的弓位等信号判断，充分考虑到双回流轨系统下对受电弓的不同控制判定，使地铁列车能够满足单回流轨和双回流轨这两种轨道上行驶时的不同控制逻辑，同时也能应对列车在轨道上行驶时回流轨突然变化的突发情况，以及对回流器悬空等紧急情况的应对，升降弓的判定方法，从而使列车运行更加安全、稳定。

Description

一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法与系统

技术领域

本发明涉及受电弓控制领域，具体涉及一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法与系统。

背景技术

目前国内绝大多数城市轨道交通采用正极接触网或者接触轨供电，负极则通过钢轨回流的方式，两者结合从而形成一个完整的电回路。但是这种回流方式，虽然工艺要求明确要求了轨道对地绝缘安装，但受施工条件、环境因素以及工艺技术的影响，线路对地过渡电阻值远远无法达到设计要求值，这就导致了杂散电流的溢放，而杂散电流虽然短时间内不会对轨道交通造成影响，但在长期作用下，杂散电流会对钢筋混凝土以及埋设管线产生不可避免的腐蚀作用。在此技术背景下，采用专用回流轨系统（回流专用轨）的轨道交通车辆孕育而生。而常规的升弓控制模式只是在确认几个前置确认开关触控后，就直接通过升降弓按钮对受电弓进行升降控制，该方式过于简单，因此仅仅适用于简单的升降弓控制环境。

为了避免杂散电流而采用的专用轨和走行轨的双回流系统，考虑到该系统在不同轨道交通环境下需要不同的受电弓控制逻辑，如在双回流轨道与单回流轨道之间进行交接移动时的逻辑控制与单走行轨受电弓控制的逻辑判断就完全不同，以及突发情况下对于受电弓的控制逻辑，常规的升弓控制模式已经无法满足设计要求，因此急需一种新的控制逻辑来对双回流系统下的地铁用回流受电弓进行支持。

发明内容

为了解决上述问题，通过一个新的控制逻辑以适应当下单回流轨（走行轨）以及双回流轨（走行轨+专用轨）并存的情况，使得适用于双回流轨系统的列车能够在单回流轨系统中依旧能够正常运行，同时使列车在双回流轨系统中能够应对不同的突发情况，本发明提出了一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，受电弓的控制方法包括步骤：

S1：获取升弓信号；

S2：判断第一列车单元是否无落前弓确认信号，且第二列车单元无落后弓确认信号，若是，进入下一步骤；

S3：判断第一列车单元和第二列车单元是否都有升弓确认信号，若是，则进入下一步骤；

S4：判断第一列车单元和第二列车单元的轨位转换开关的切换位置是否一致，若是，则进入下一步骤；

S5：判断第一列车单元与第二列车单元的受电弓的弓位方向，以及轨位转换开关的切换位置与第一列车单元输出信号的关系：

A：若受电弓都在降弓位，且经过预设时间；

B：若轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

C：若轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

满足关系A，或者满足关系B或C的同时若预设时间内列车接入回流轨且高压导通，则进入下一步骤；

S6：升弓。

进一步地，所述第一列车单元为司机进行实时操控时所在的列车单元。

进一步地，所述步骤S2至步骤S5中，还包括：判断地铁是否处于半自动模式，若是，则仅接收第一列车单元的相应信号。

进一步地，所述半自动模式为地铁仅由第一列车单元驱动，第二列车单元由第一列车单元拖动。

进一步地，所述步骤S3至步骤S5中，若接收到预设信号，也判断为进入下一步骤。

进一步地，所述预设信号包括升弓允许旁路信号或列车运行信号。

进一步地，第一列车单元还包括隔离开关，所述步骤S5之后还包括对隔离开关的判断：

S51：判断隔离开关是否导通，若是，则进入步骤S6。

一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统，回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，地铁还包括信号接收模块、落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位判断模块和控制模块，其中：

信号接收模块，用于接收升弓信号并发送第一确认信号；

落弓确认模块，用于在第一列车单元无落前弓信号且第二列车单元无落后弓确认信号时，发送第二确认信号；

升弓确认模块，用于在第一列车单元和第二列车单元都有升弓确认信号时，发送第三确认信号；

轨位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元轨位转换开关一致时发送第四确认信号；

弓位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元的受电弓均在降弓位，且经过预设时间后发送第五确认信号；

控制模块，用于在同时接收到第一确认信号至第五确认信号，或同时接收到第一确认信号至第四确认信号并满足以下两种情况时，控制受电弓升弓：

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号，满足任一条件的同时若预设时间内地铁接入回流轨且高压输入。

进一步地，还包括模式切换模块，用于切换地铁运行模式至半自动模式，并控制落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位确认模块和控制模块仅接收第一列车单元的相应信号。

进一步地，所述半自动模式为地铁仅由第一列车单元驱动，第二列车单元由第一列车单元拖动。

与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

（1）本发明所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法与系统，充分考虑到双回流轨系统下对受电弓的不同控制判定，能够满足地铁列车在单回流轨和双回流轨这两种轨道上行驶时的不同控制逻辑，同时也能完美应对列车在轨道上行驶时回流轨变化的突发情况；

（2）实现地铁列车在双回流轨切换至单回流轨时，对回流器悬空的判断，在悬空的状态下及时降弓，并在预设时间后再升弓，保障地铁列车的安全；

（3）在满足安全条件下，如无隔离、无降弓信号冲突、控制微断等硬性条件下才能控制受电弓升弓，同时保证列车单元的回流模式保持一致。

附图说明

图1为一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法的方法步骤图；

图2为双回流轨轨道切面示意图；

图3为单列车单元侧面示意图；

图4为一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统的模块示意图；

附图标记说明：1-走行轨、2-专用轨、3-混凝土枕、4-受电弓、TC-带司机室的拖车、MP-带受电弓的动车、M-动车。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图2和图3所示，传统的地铁列车轨道，走行轨1也即是地铁列车的行驶车轨，同时也是地铁回流系统中的回流轨，列车通过受电弓4从高压电网接入高压，流经列车内部电路系统后通过走行轨1导出从而形成一个完整的电回路。而当下提出的双回流轨系统，则是通过走行轨1和专用轨2结合的方式，其中专用轨2是专门用作为回流轨使用，走行轨1则在作为列车行驶轨道的同时保留回流轨的功能，从而使得列车能够在专用轨2正常的情况下将电压通过专用轨2导出，避免对混凝土枕3以及埋设管线造成电流腐蚀，同时也保证了当专用轨2出现故障时列车依旧可以通过走行轨1保证列车外部电系统的导通状态，使列车能够正常运行。

为了解决地铁列车因采用传统单回流轨的回流方式，现有的受电弓控制方法已经无法满足双回流轨系统下对于受电弓控制的问题。本发明通过一个新的控制逻辑以适应当下单回流轨（走行轨）、双回流轨（走行轨+专用轨）并存的情况，使得用于双回流轨系统的列车在单回流轨系统中依旧能够正常运行，同时使列车在双回流轨系统中能够应对不同的突发情况。如图1所示，本发明提出了一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其中回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，受电弓的控制方法包括步骤：

S1：获取升弓信号；

S2：判断第一列车单元是否无落前弓确认信号，且第二列车单元无落后弓确认信号，若是，进入下一步骤。

通过步骤S2对落弓确认信号的判断，避免信号冲突导致的受电弓控制紊乱，如当列车需要仅通过第二列车单元的受电弓进行受电，第一列车单元的受电弓需要降弓时，此时第一列车单元就会发出落前弓确认信号，那么第一列车单元就无法根据升弓信号进行升弓。或者当出现紧急状况时，由当时的第二列车单元发出落后弓（相对于第二列车单元的后弓，也即是第一列车单元的受电弓）确认信号时，第一列车单元也无法根据升弓信号进行升弓。

同时还存在另一种情况，因为高压线网是铺设在地下轨道中的，可能存在突发情况导致线网部分损坏，地铁控制室发现了该问题但无法及时处理，此时如有列车经过，就需要在各列车单元经过故障点时逐个降弓处理，处理次序为第一列车单元到达故障点、降前弓、第一列车单元经过故障点、升前弓、第二列车单元到达故障点、降后弓、第二列车单元经过故障点、升后弓、整车通过。

S3：判断第一列车单元和第二列车单元是否都有升弓确认信号，若是，则进入下一步骤；

S4：判断第一列车单元和第二列车单元的轨位转换开关的切换位置是否一致，若是，则进入下一步骤。

通过步骤S3和S4对升弓确认信号和转换开关位置的检测能及时判断出升弓刀开关的刀位情况，同时当第一和第二列车单元的回流器在不同回流轨上时，避免受电弓升弓受电的发生，从而防止前后两列列车单元因回流轨不一致导致的如短路等电器故障。

S5：判断第一列车单元与第二列车单元的受电弓的弓位方向，以及轨位转换开关的切换位置与第一列车单元输出信号的关系：

A：若受电弓都在降弓位，且经过预设时间；

B：若轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

C：若轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

满足关系A，或者满足关系B或C的同时若预设时间内列车接入回流轨且高压导通，则进入下一步骤。

详细说明地，在列车行驶过程中，可能存在部分特殊情况，如信号干扰、受电弓控制器短时断电等情况的发生，导致受电弓降弓，因此时列车仍处于运行状态下，不能出现长时间受电弓不受电的情况发生，因此，此时接收到预设信号（此时为列车运行信号，速度>0），那么受电弓会在的受电弓状态完善的情况下立即升弓使列车电系统接入高压线网。另外，当列车为静止状态（如启动状态或故障停运状态下），在满足其它升弓条件下，需要经过预设时间（本实施例中选用8.5s为预设时间）的等待再升弓，在预设时间段内，列车可对自身运行状态、电系统完整度等进行自我检查，在自我检查良好后再进行升弓，保证列车运行的安全性。

另外优选地，若列车采用专用轨进行回流，可能存在部分路段回流轨损坏（包括缺失、断裂等情况），会对回流状态造成影响，此时需要将受电弓降弓，若专用轨损坏路段较短，则在专用轨延续后再升弓，若专用轨长时间无法使用，则在切换至走行轨进行回流后再升弓。

还有一种情况是，若列车停放在车库，此时列车是通过库用电接电（库用电高压导通），而不是通过高压线网接电，升弓允许旁路（库用状态下使受电弓可以照常升降）生效，此时若对列车进行换轨和升、降弓检测的话，在满足第一和第二列车单元回流器在相同轨位的情况下，或在司机室有走行轨或专用轨信号时，可进行升弓处理。

S6：升弓。

需要说明得是，地铁列车分为两个单元，每个单元如图3所示，包括带司机室的拖车TC、带受电弓的动车MP和动车M，两个列车单元之间通过动车M进行铰接。当列车未处于全自动模式时，此时两列车单元的动车M之间除了机械连接的铰接之外,还存在电连接，通过第一列车单元发送控制信号至第二列车单元对第二列车单元进行控制。而当列车处于半自动模式时，即列车仅由第一列车单元进行驱动时，两列车单元之间仅存在机械连接，而不存在电连接，第二列车单元此时是完全由第一列车单元拖动行驶的。半自动模式下，对于上文所述步骤S2至步骤S5中，对于各信号的判断有所区别，此时仅需对第一列车单元的信号进行判断，如步骤S2中，全自动模式下需对第一列车单元的落前弓信号和第二列车单元的落后弓信号进行判断都进行判断，而半自动模式下时，仅需对第一列车单元的落前弓信号进行判断即可，其它步骤以此类推。

而对于第一列车单元与第二列车单元的区分，在本实施例中，将司机操控的带司机室的拖车所在的列车单元称为第一列车单元。

同时所述步骤S3至步骤S4中，若接收到预设信号，也判断为进入下一步骤。此处的预设信号包括升弓允许旁路信号或列车运行信号。所述升弓允许旁路信号，也即是列车停放于车库时，列车由库用电供电，此时升弓允许旁路导通，可以使受电弓在非运行状态下也可以进行升弓控制。而列车运行信号则表明列车处于运行状态（速度>0），此时为了保证列车运行状态的维持，也需要强行使受电弓升弓，为列车供电。

进一步地，第一列车单元还包括隔离开关，所述步骤S5之后还包括对隔离开关开关状态的判断，通过对隔离开关的判断，避免因隔离开关未接通而导致的升弓异常，

S51：判断隔离开关是否导通，若是，则进入步骤S6。

优选的，所述步骤S51中，若隔离开关未导通，则还包括步骤：

S511：输出信息“隔离开关已隔离”。

并且在进行升弓控制的同时还包括对系统的诊断，所述步骤S3中，若有预设信号，但无法执行下一步骤，则还包括步骤：

S31：输出诊断信息“升弓刀开关未在受电弓位”。

所述步骤S4中，若有预设信号，但无法执行下一步骤，则还包括步骤：

S41：输出诊断信息“轨位转换开关位置不一致”。

所述步骤S5中，若有预设信号，但无法执行下一步骤，则还包括步骤：

S501：输出诊断信息“专用轨未接入或接触网未通电”。

通过上述诊断信息的输出，能够有效帮助司机判断列车升弓异常的问题来源，从而根据问题来源解决异常问题。

实施例二

为了更好的对本发明进行理解，本实施例通过描述系统模块的组成对本发明进行进一步地说明。如图4所示，一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统，其中回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，地铁还包括信号接收模块、落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位判断模块和控制模块，其中：

信号接收模块，用于接收升弓信号并发送第一确认信号；

落弓确认模块，用于在第一列车单元无落前弓信号且第二列车单元无落后弓确认信号时，发送第二确认信号；

升弓确认模块，用于在第一列车单元和第二列车单元都有升弓确认信号时，发送第三确认信号；

轨位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元轨位转换开关一致时发送第四确认信号；

弓位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元的受电弓均在降弓位，且经过预设时间后发送第五确认信号；

控制模块，用于在同时接收到第一确认信号至第五确认信号，或同时接收到第一确认信号至第四确认信号并满足以下两种情况时，控制受电弓升弓：

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号，满足任一条件的同时若预设时间内地铁接入回流轨且高压输入。

考虑到地铁列车不同运行方式的切换，还包括模式切换模块，用于切换地铁运行模式至半自动模式，并控制落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位确认模块和控制模块仅接收第一列车单元的相应信号。

其中，所述半自动模式为地铁仅由第一列车单元驱动，第二列车单元由第一列车单元拖动。

综上所述，本发明所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法与系统，充分考虑到双回流轨系统下对受电弓的不同控制判定，能够满足地铁列车在单回流轨和双回流轨这两种轨道上行驶时的不同控制逻辑，同时也能完美应对列车在轨道上行驶时回流轨变化的突发情况。

同时本发明实现了地铁列车在双回流轨切换至单回流轨时，对回流器悬空的判断，在悬空的状态下，及时降弓，并在预设时间后再升弓，保障列车安全。且只有在满足安全条件下，如无隔离、无降弓信号冲突、控制微断等硬性条件下才能控制受电弓升弓，并保证列车单元的回流模式保持一致。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，受电弓的控制方法包括步骤：

S1：获取升弓信号；

S2：判断第一列车单元是否无落前弓确认信号，且第二列车单元无落后弓确认信号，若是，进入下一步骤；

S3：判断第一列车单元和第二列车单元是否都有升弓确认信号，若是，则进入下一步骤；

S4：判断第一列车单元和第二列车单元的轨位转换开关的切换位置是否一致，若是，则进入下一步骤；

S5：判断第一列车单元与第二列车单元的受电弓的弓位方向，以及轨位转换开关的切换位置与第一列车单元输出信号的关系：

A：若受电弓都在降弓位，且经过预设时间；

B：若轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

C：若轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

满足关系A，或者满足关系B或C的同时若预设时间内列车接入回流轨且高压导通，则进入下一步骤；

S6：升弓。

2.如权利要求1所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，所述第一列车单元为司机进行实时操控时所在的列车单元。

3.如权利要求2所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，所述步骤S2至步骤S5中，还包括：判断地铁是否处于半自动模式，若是，则仅接收第一列车单元的相应信号。

4.如权利要求3所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，所述半自动模式为地铁仅由第一列车单元驱动，第二列车单元由第一列车单元拖动。

5.如权利要求1所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，所述步骤S3至步骤S5中，若接收到预设信号，也判断为进入下一步骤。

6.如权利要求5所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，所述预设信号包括升弓允许旁路信号或列车运行信号。

7.如权利要求1所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制方法，其特征在于，第一列车单元还包括隔离开关，所述步骤S5之后还包括对隔离开关开关状态的判断，

S51：判断隔离开关是否导通，若是，则进入步骤S6。

8.一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统，其特征在于，回流轨包括走行轨和专用轨，并通过轨位转换开关对回流轨进行切换，地铁包括第一列车单元和第二列车单元，地铁还包括信号接收模块、落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位判断模块和控制模块，其中：

信号接收模块，用于接收升弓信号并发送第一确认信号；

落弓确认模块，用于在第一列车单元无落前弓信号且第二列车单元无落后弓确认信号时，发送第二确认信号；

升弓确认模块，用于在第一列车单元和第二列车单元都有升弓确认信号时，发送第三确认信号；

轨位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元轨位转换开关一致时发送第四确认信号；

弓位判断模块，用于在第一列车单元与第二列车单元的受电弓均在降弓位，且经过预设时间后发送第五确认信号；

控制模块，用于在同时接收到第一确认信号至第五确认信号，或同时接收到第一确认信号至第四确认信号并满足以下两种情况时，控制受电弓升弓：

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在走行轨位，或第一列车单元输出的信号为走行轨信号且接收到升弓允许旁路信号；

第一列车单元与第二列车单元的轨位转换开关都在专用轨位，或第一列车单元输出的信号为专用轨信号且接收到升弓允许旁路信号，满足任一条件的同时若预设时间内地铁接入回流轨且高压输入。

9.如权利要求8所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统，其特征在于，还包括模式切换模块，用于切换地铁运行模式至半自动模式，并控制落弓确认模块、升弓确认模块、轨位判断模块、弓位确认模块和控制模块仅接收第一列车单元的相应信号。

10.如权利要求9所述的一种回流轨可切换的地铁的受电弓控制系统，其特征在于，所述半自动模式为地铁仅由第一列车单元驱动，第二列车单元由第一列车单元拖动。

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